多級(jí)孔石墨烯材料的構(gòu)筑及性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-11-27 23:11
石墨烯是一種新興的二維碳納米材料,因其具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)異的性能,受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。將二維石墨烯片層構(gòu)筑成三維材料,可以有效避免石墨烯片層間的堆積,實(shí)現(xiàn)了由石墨烯內(nèi)在的優(yōu)異性能到實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用。因此關(guān)于如何構(gòu)筑三維多孔石墨烯材料,發(fā)揮其優(yōu)異性能的研究,一直是材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)三維多孔石墨烯材料主要是以單一大孔為主,主要研究其超彈性能。而多級(jí)孔是一種特殊的多孔材料,是集微孔、介孔和大孔等不同級(jí)別孔徑于一身的材料,這使得多級(jí)孔材料要比多孔材料具有更為廣泛和優(yōu)異的性能。如果將多級(jí)孔結(jié)構(gòu)引入到石墨烯材料之中,使其兼具石墨烯和多級(jí)孔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),那么得到多級(jí)孔石墨烯復(fù)合材料將具有更為廣泛的應(yīng)用前景。因此本論文致力于開發(fā)簡(jiǎn)單、有效的方法構(gòu)筑多級(jí)孔石墨烯氣凝膠,并對(duì)其力學(xué)性能、吸附性能、電容性能進(jìn)行深入的研究,具體工作如下:第一部分工作采用簡(jiǎn)單、環(huán)保的方法構(gòu)筑多級(jí)孔石墨烯氣凝膠。以生物質(zhì)蛋白泡沫體系為模板來(lái)制備三維石墨烯氣凝膠,并輔之KOH活化,從而進(jìn)一步制備出具有介孔-大孔的多級(jí)孔石墨烯氣凝膠,其中論文對(duì)蛋白、氧化石墨烯用量、攪拌速率、攪拌時(shí)間、還原溫度及時(shí)間、等工藝條件進(jìn)行探索,...
【文章來(lái)源】：青島科技大學(xué)山東省
【文章頁(yè)數(shù)】：99 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
（A）氧化石墨烯懸浮液和還原后的水凝膠；（B）冷凍干燥后石墨烯氣凝膠；（C）水熱還原后石墨烯氣凝膠掃描圖
多級(jí)孔石墨烯材料的構(gòu)筑及性能研究和乙二胺[43]等均能有效的提高三維多孔石墨烯材料的 C/O 比，從而提高三維多孔石墨烯材料的性能。Zhang[44]等人開發(fā)了一種以 L-半胱氨酸（L-Cys）作為簡(jiǎn)單模板劑和還原劑，同時(shí)對(duì) GO 進(jìn)行組裝和還原，制備了三維多孔石墨烯材料，如圖 1-2（A）所示。通過(guò) L-Cys 對(duì) GO 的還原，石墨烯納米片之間的π-π堆積相互作用和碳結(jié)構(gòu)的疏水性增強(qiáng)，從而形成致密三維多孔石墨烯水凝膠 如圖 1-2（B 和 C）所示，用 10mL GO（2.0 mg·L-1）分散液制備的石墨烯水凝膠直徑約為 1.0 cm，在冷凍干燥形成氣凝膠的過(guò)程中其直徑基本保持不變。如圖 1-2（D）所示，該三維石墨烯氣凝膠具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，可支持 100 g 重量，而沒有明顯的變形。
青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文Jiang 等人[50]提出了利用二價(jià)離子（Ca2+、Ni2+、Co2+）形成三維石墨烯結(jié)構(gòu)的機(jī)制。這種結(jié)構(gòu)是基于水熱處理引起的 GO 化學(xué)鍵和氫鍵的還原，使得還原氧化石墨烯（RGO）膜與水分子之間的連接而形成的。在這種結(jié)構(gòu)中，RGO 片層、水分子和二價(jià)金屬離子分別充當(dāng)骨架、填料和連接劑。除了金屬離子之外，金屬單體也可使實(shí)現(xiàn)三維石墨烯材料的組裝，如 Wang[51]等人于 2010 年報(bào)道了一種葡萄糖作為連接劑，貴金屬納米晶（Au、Ag、Pd、Ir、Rh、Pt 等）可以促進(jìn)單層 GO 可控自組裝成宏觀的三維石墨烯材料，所制備的三維石墨烯材料被進(jìn)一步用于 Heck 反應(yīng)的固定催化劑，并實(shí)現(xiàn) 100%的轉(zhuǎn)化。通過(guò)貴金屬納米晶輔助構(gòu)筑三維石墨烯網(wǎng)絡(luò)，充分發(fā)揮石墨烯自身大比表面積的特點(diǎn)，有效實(shí)現(xiàn)貴金屬單質(zhì)分散，實(shí)現(xiàn)高含量均勻負(fù)載，從而充分發(fā)揮其催化等性能。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Three-dimensional graphene networks: synthesis,properties and applications[J]. Yanfeng Ma,Yongsheng Chen. National Science Review. 2015(01)
本文編號(hào)：3523225
【文章來(lái)源】：青島科技大學(xué)山東省
【文章頁(yè)數(shù)】：99 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
（A）氧化石墨烯懸浮液和還原后的水凝膠；（B）冷凍干燥后石墨烯氣凝膠；（C）水熱還原后石墨烯氣凝膠掃描圖
多級(jí)孔石墨烯材料的構(gòu)筑及性能研究和乙二胺[43]等均能有效的提高三維多孔石墨烯材料的 C/O 比，從而提高三維多孔石墨烯材料的性能。Zhang[44]等人開發(fā)了一種以 L-半胱氨酸（L-Cys）作為簡(jiǎn)單模板劑和還原劑，同時(shí)對(duì) GO 進(jìn)行組裝和還原，制備了三維多孔石墨烯材料，如圖 1-2（A）所示。通過(guò) L-Cys 對(duì) GO 的還原，石墨烯納米片之間的π-π堆積相互作用和碳結(jié)構(gòu)的疏水性增強(qiáng)，從而形成致密三維多孔石墨烯水凝膠 如圖 1-2（B 和 C）所示，用 10mL GO（2.0 mg·L-1）分散液制備的石墨烯水凝膠直徑約為 1.0 cm，在冷凍干燥形成氣凝膠的過(guò)程中其直徑基本保持不變。如圖 1-2（D）所示，該三維石墨烯氣凝膠具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，可支持 100 g 重量，而沒有明顯的變形。
青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文Jiang 等人[50]提出了利用二價(jià)離子（Ca2+、Ni2+、Co2+）形成三維石墨烯結(jié)構(gòu)的機(jī)制。這種結(jié)構(gòu)是基于水熱處理引起的 GO 化學(xué)鍵和氫鍵的還原，使得還原氧化石墨烯（RGO）膜與水分子之間的連接而形成的。在這種結(jié)構(gòu)中，RGO 片層、水分子和二價(jià)金屬離子分別充當(dāng)骨架、填料和連接劑。除了金屬離子之外，金屬單體也可使實(shí)現(xiàn)三維石墨烯材料的組裝，如 Wang[51]等人于 2010 年報(bào)道了一種葡萄糖作為連接劑，貴金屬納米晶（Au、Ag、Pd、Ir、Rh、Pt 等）可以促進(jìn)單層 GO 可控自組裝成宏觀的三維石墨烯材料，所制備的三維石墨烯材料被進(jìn)一步用于 Heck 反應(yīng)的固定催化劑，并實(shí)現(xiàn) 100%的轉(zhuǎn)化。通過(guò)貴金屬納米晶輔助構(gòu)筑三維石墨烯網(wǎng)絡(luò)，充分發(fā)揮石墨烯自身大比表面積的特點(diǎn)，有效實(shí)現(xiàn)貴金屬單質(zhì)分散，實(shí)現(xiàn)高含量均勻負(fù)載，從而充分發(fā)揮其催化等性能。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Three-dimensional graphene networks: synthesis,properties and applications[J]. Yanfeng Ma,Yongsheng Chen. National Science Review. 2015(01)
本文編號(hào)：3523225
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